Comienza un nuevo año en el Instituto de Neptune para Verónica Mars. El primer dia de clase ayuda a un novato que se ha visto atacado por los P.C.H., la banda de moteros de la zona marginal de la adinerada ciudad de Neptune. Empezará a crecer una gran amistad entre este novato, Wallace, y Veronica. Este año será especial para Verónica, su mejor amiga Lilly Kane fue asesinada y el sheriff Keith Mars, su padre, acusa al padre de Lilly, Jake Kane de ser responsable del asesinato de su hija. El sr. Kane es la persona mas rica, poderosa e influyente de Neptune así que todo termina con el despido de Keith como sheriff. La vida de Verónica cambia radicalmente debido al apoyo que ofrece a su cuestionado padre, pasa de ser una de las chicas más populares del instituto a ser una marginada que compaginará sus estudios con ayudar a su padre en su nuevo trabajo como detective privado.

Después de una noche de juerga en Tijuana Luke, Logan y Troy se ven en una situación comprometida cuando les roban el coche y tienen que llamar a Verónica para pedirla ayuda. Esto hará que la relación con uno de sus amigos cambie. Mientras Keith y Rebeca empiezan a salir juntos en contra de los deseos de Verónica, y Verónica hará un descubrimiento sobrecogedor acerca de su madre.

Una chica rusa contrata a Investigaciones Mars para que le ayude a buscar a su prometido desaparecido. Además, Veronica ayudara a Mac a encontrar a su admirador secreto. Logan, con ayuda de Verónica, decide rastrear las tarjetas de credito de su madre para tratar de seguirle la pista.

El director del instituto pide ayuda a Veronica para que le ayude a buscar la mascota del equipo de baloncesto del instituto. Mientras Verónica sigue investigando el caso de Lilly y los secretos de su madre

Verónica trata de atar cabos con los datos que va consiguiendo de la noche en que la drogaron y violaron. El padre de Logan trata de acercarse a su hijo, pero Logan no parece muy dispuesto.

A punto de resolver finalmente el caso del asesinato de Lilly Kane, Veronica debe traicionar a Logan después de que Beaver, que estuvo junto a Logan y Dick en Méjico el día de la muerte de Lilly, le haga una importante confesión sobre qué hizo con Logan aquél día. Por otra parte, Keith visita a un amigo de un periódico para que publique un artículo sobre la inocencia de Abel Koontz. Cheyenne, la prostituta con la que Abel estuvo a la hora de la muerte de Lilly, finalmente acepta ayudar a Keith en el caso. El artículo es publicado al día siguiente. Al ver este artículo, Duncan exige a sus padres que le digan qué es lo que pasó realmente aquel fatídico día en el que murió su hermana. Mientras tanto, Keith recibe los resultados de las pruebas del test de paternidad que hizo días atrás. Los Kane organizan la recepción del gobernador en su casa. Veronica se debe camuflar para entrar en casa de los Kane y buscar las pruebas en las que debería encontrar la solución al caso. Con la ayuda de Duncan, encuentran unas cintas de vídeo muy importantes. En un final apasionante, en el que la vida de Veronica corre peligro, se descubre la identidad del verdadero asesino de Lilly y se da por finalizado el caso Lilly Kane.

Después de su absolución por el asesinato de Lilly Kane, Aaron sale a la calle, cosa que decepciona a Veronica. Keith le dice que tienen que seguir adelante, ya que seguro que Aaron recibirá su merecido. Al llegar a la oficina, Veronica lee que el padre de Meg ofrece dinero por la captura de Woody Goodman. Keith recibe la llamada de Vinnie Van Lowe, que le ofrece trabajar juntos en la búsqueda de Woody. Vinnie posee información valiosa que puede ayudar a Veronica y a Keith a encontrar a Woody. Entre esa información, Veronica encuentra ciertos datos que le ayudan a resolver ciertas cuestiones de su pasado. Por otra parte, el día de la graduación llega y Keith está exultante. En la ceremonia, Veronica se lleva una gran sorpresa. Además, Veronica sueña con cómo sería su vida si Lilly no hubiera sido asesinada. Mientras tanto, Veronica encuentra la pista definitiva que revela el culpable del accidente de autobús. Nuevamente, la vida de Veronica vuelve a correr peligro.